package cn.com.algorithm.sort;

import edu.princeton.cs.algs4.StdOut;
import edu.princeton.cs.algs4.StdRandom;

/**
 * 快速排序
 * 快速排序是一种分治的排序算法。 它将一个数组分成两个子数组， 将两部分独立地排序。
 * 归并排序先递归划分两个子数组，再归并数组进行排序
 * 快速排序先对两个子数组做处理再递归
 * 1. 快速排序切分方法的内循环会用一个递增的索引将数组元素和一个定值比较。 这种简洁性也是快速排序的一个优点。
 * 2. 快速排序另一个速度优势在于它的比较次数很少。
 * 3. 将长度为 N 的无重复数组排序， 快速排序平均需要 ~2NlnN 次比较，最多需要 N^2/2 次比较，但随机打乱数组能够预防这种情况
 * 4. 在切分不平衡时这个程序可能会极为低效
 */

public class Quick {

    public static void sort(Comparable[] a) {
        StdRandom.shuffle(a); //打乱数组a,消除对输入的依赖
        sort(a, 0, a.length-1);
    }

    private static void sort(Comparable[] a, int lo, int hi) {
        if(hi <= lo)  return;
        int j = partition(a, lo, hi);
        sort(a, lo, j-1);
        sort(a, j+1, hi);
    }

    private static int partition(Comparable[] a, int lo, int hi) {
        int i = lo, j = hi+1;
        Comparable v = a[lo];
        while(true) {
            while(less(a[++i], v))
                if(i == hi)
                    break;
            while(less(v, a[--j]))
                if(j == lo)
                    break;
            if(i >= j)
                break;
            exch(a, i, j);
        }
        exch(a, lo, j);
        return j;
    }


    /**
     * 比较元素
     * @param v
     * @param w
     * @return
     */
    private static boolean less(Comparable v, Comparable w) {
        return v.compareTo(w) < 0;
    }

    /**
     * 将元素交换位置
     * @param a
     * @param i
     * @param j
     */
    private static void exch(Comparable[] a, int i, int j) {
        Comparable t = a[i];
        a[i] = a[j];
        a[j] = t;
    }

    private static void show(Comparable[] a) { // 在单行中打印数组
        for (int i = 0; i < a.length; i++)
            StdOut.print(a[i] + " ");
        StdOut.println();
    }

    public static boolean isSorted(Comparable[] a) { // 测试数组元素是否有序
        for (int i = 1; i < a.length; i++)
            if (less(a[i], a[i - 1])) return false;
        return true;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Integer[] a = {1,3,4,2,9,6,5,8,7,10};
        sort(a);
        assert isSorted(a);
        show(a);
    }
}
